MATERIALES COMPUESTOS
MATERIALES COMPUESTOSIng. Industrial IV ciclo Seccin B
Integrantes: De la Oliva valos Renzo Glvez Lpez Luca Mendoza
Villanueva Marauxi Roque Glvez VanessaCurso: Materiales de
IngenieraDocente: Vidauro Carpio IncioMATERIALES COMPUESTOSEst
formado por dos o ms componentes.Se caracteriza porque las
propiedades del material final son superiores a los otros.
FORMADO POR DOS FASESMATRIZREFUERZOProporciona las propiedades
mecnicas al material compuestoProporciona resistencia trmica y
ambiental al material compuestoSE ENCUENTRAN SEPARADAS POR LA
INTERFASECLASIFICACIN DE LOS MATERIALES COMPUESTOSClasificacin segn
la forma de los constituyentes:M.C. fibrosos: el refuerzo es una
fibra, es decir, un material con una relacinlongitud-dimetro muy
alta. Las fibras pueden ser continuas o discontinuas. Ejemplo:epoxi
con fibra de vidrio.
M.C. particulados: el refuerzo son partculas equiaxiales, es
decir, las dimensiones de las partculas son aproximadamente iguales
en todas las direcciones. Ejemplo:caucho reforzado con negro de
humo.
M.C.estructurales: son materiales constituidos por la combinacin
de materiales compuestos y materiales homogneos. Se clasifican a su
vez en materiales laminados (constituidos por apilamiento de lminas
paralelas) o paneles sndwich (compuestos de ncleo y tapas)
Clasificacin segn la naturaleza de los constituyentesMatriz
orgnica(polmeros).Presentan baja densidadPosibilidad de obtencin de
piezas complicadasSon los ms utilizados en la actualidadEntre sus
desventajas se incluye la poca resistencia frente al fuego.Matriz
metlica(aleaciones de aluminio, titanio y magnesio)Mayor
duracinElevada conductividad trmica y elctricaNo absorben
humedadMayor resistencia al desgasteSu principal desventaja es su
alto precioMatriz mineral (cermica):almina, CSi (carburo de
silicio), etc.Destacan porque resisten temperaturas elevadas y su
principal desventaja su fragilidad y baja resistencia a choques
trmicos.Clasificacin segn el tamao de la fase
dispersaMicrocomposites o M.C.convencionales: El tamao del refuerzo
es del orden de la micra (10-6m). A pesar de las mejores
propiedades mecnicas de estos composites, tambin presentan
problemas:Dificultad de procesadoNo se pueden procesar para obtener
lminas o fibrasEstos problemas son consecuencia de la diferencia de
tamao entre el refuerzo y los componentes de la matriz. Esta
diferencia da lugar a interacciones dbiles entre la matriz y la
interfase.Para evitar este problema y mejorar las interacciones se
ha desarrollado un nuevo tipo de composite:Nanocomposites: el tamao
del refuerzo es del orden del nanmetro (10-9m=10-3micras). En este
caso, las interacciones matriz-refuerzo se dan a nivel
molecular.APLICACIONES Y LIMITACIONES DE LOS M.C.Las aplicaciones
actuales exigen materiales con elevada rigidez y resistencia. Esta
combinacin de propiedades no se puede conseguir con los materiales
convencionales: metales, polmeros y cermicos. El desarrollo de los
M.C. ha permitido la mejora de las propiedades de los
materiales.Ventajas que presentan los materiales compuestosAlta
resistencia especfica (resistencia/densidad) y rigidez especfica
(rigidez/densidad)Posibilidad de adaptar el material el esfuerzo
requerido gracias a la anisotropaLos materiales compuestos de
matriz polimrica se utilizan en la industria automovilstica, naval,
aeronutica, aeroespacial, electrnica, de material deportivo y de la
construccin, reemplazando a los metales y otros materiales en
muchas aplicaciones.
PERFILESTUBOSFrente de camin (Resina polister y fibra de
vidrio)Postes de tendido elctrico (Resina polister y fibra de
vidrio)Techo de tractor (PP y fibra de vidrio)Bote de fibra
polister y fibra de vidrioAvin espa no tripulado (Resina epoxi y
fibra de carbono)MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ ORGNICA:
CONSTITUYENTESMATRICEZ:Su funcin principal es soportar la carga
aplicada y transmitirla al refuerzo a travs de la interfase. Para
ello la matriz debe ser deformableProteger las fibrasdel medio
externo y mantenerlas unidas. Esta funcin requiere una buena
compatibilidad entre matriz y refuerzo.Las matrices polimricas
pueden sertermoestables o termoplsticasMATRICES TERMOESTABLESLas
resinas termoestables son aquellas que sufren una serie de
reacciones qumicas, llamadas de curado o reticulacin, dando lugar a
un producto rgido, insoluble e infusible. La obtencin de matrices
termoestables se da en dos etapas:En la planta qumica se polimeriza
parcialmente el monmero formando cadenas lineales.En la planta de
produccin donde se completa la reticulacin bajo calor y
presin.MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ ORGNICA:
CONSTITUYENTESMATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ ORGNICA:
CONSTITUYENTESResinas de polister insaturadoPara
obtencinPolicondensacinReticulacin con estirenoun diol y dos cidos
dicarboxlicosUno de los cidos debe se instaurado y el otro es
saturado as la resina ser ms flexibleLo preparado anteriomente se
impregna con estireno que se adiciona a los dobles enlaces teniendo
lugar la reticulacinSe lleva a cabo con un iniciador (perxidos) y
un acelerador (sales de cobalto).MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ
ORGNICA: CONSTITUYENTESResinas vinil-sterPara
obtencinPolicondensacinReticulacin con estirenouna resina epoxi y
cidos acrlicos se hace reaccionar con estireno que se adiciona a
los dobles enlaces teniendo lugar la reticulacinResina
fenlicasReticulacin con estirenose produce por condensacin entre un
grupo fenlico y formaldehdo, generndose agua como producto
residualTIPOSa) Novolacas: la relacin molar entre fenol y
formaldehdo es mayor que uno, y se trabaja en medio cido.b)
Resoles: la relacin molar entre fenol y formaldehdo es menor que
uno, y se trabaja en medio bsico.MATERIALES TERMOPLSTICOSLas
matrices termoplsticas se caracterizan por presentar las siguientes
propiedades mecnicasMATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ ORGNICA:
CONSTITUYENTESMATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ ORGNICA:
CONSTITUYENTESMATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ ORGNICA:
CONSTITUYENTESREFUERZOSFuncin transmitir las cargas a la matriz,
por lo tanto define la mayor parte de las caractersticas mecnicas
del material como la resistencia y la rigidezLas ms utilizadas son
las fibras de aramida. Se obtienen por hilado de poliamidas
aromticas.Fibras de polietileno: se obtienen por extrusin en estado
slido o por hilado de una solucin de polietileno de alto peso
molecular.
MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ ORGNICA: INTERFASE Y
ARQUITECTURA
Las propiedades mecnicas de un material compuesto dependen de
las propiedades de sus componentes, fibra y matriz y de la unin
entre ambas, es decir, de la interface:- la unin entre fibra y
matrizla transmisin de esfuerzos mecnicos entre ambas.Para obtener
el material compuesto la matriz debe estar en estado fluido e
impregnar bien el refuerzo. De esta forma, se consigue una buena
unin en la interfase.
MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ ORGNICA: INTERFASE Y
ARQUITECTURA
Unin mecnicaUnin mediante interdifusinUnin mecnicaUnin
electrostticaUNION DE LA INTERFACE:ARQUITECTURA DE LOS MATERIALES
COMPUESTOS DE MATRIZ ORGNICA
Teniendo en cuenta la arquitectura de los materiales compuestos
de matriz orgnica, existen dos tipos de compuestos:Plsticos
reforzadosMateriales compuestos estructuralesEstn constituidos por
matrices en las que se introducen refuerzos de tipo fibra o
partcula.estn formados por materiales compuestos y homogneos Y la
geometra del diseo de los elementos estructuralesPlsticos
reforzadosFIBRAMATRIZCuanta ms alta es la fraccin volumtrica de
fibras en el material compuesto, mayor es el mdulo de elasticidad y
la resistencia.Materiales compuestos con fibras continuas y
alineadasMateriales compuestos con fibras discontinuas y
alineadasMateriales compuestos con fibras discontinuas y orientadas
al azarMateriales compuestos estructuralesMATERIALES
LAMINADOSUnidireccional: cuando todas las fibras estn paralelas.
ejemplo, en palos de golf.Bidireccional: cuando la mitad de las
fibras estn orientadas en ngulo recto con respecto a la otra mitad.
Esta orientacin se utiliza en materiales para aplicaciones
estructurales.Multidireccional: en este caso, el material es
isotrpico.Las propiedades da cada lmina dependen de los siguientes
factores:- Naturaleza de la fibra- Presentacin de la fibra (roving,
mat, tejido, etc.)- Porcentaje de fibra- Orientacin: el material se
caracteriza por una secuencia de apilamientoMATERIALES
SANDWICHAlas: compuestas por unas lminas delgadas, resistentes y
generalmente con mejores propiedades que el resto de componentes.
Se caracteriza por su rigidez y su resistencia a la compresin.
Ncleo: es un material ligero cuya funcin principal es separar las
alas y transmitir los esfuerzos cortantes de un ala a la otra. Se
caracteriza por su baja rigidez y resistencia en traccin. La
interface de unin entre las alas, y el ncleo, que tiene como objeto
mantener unidos el ncleo y las alas y permitir la transferencia de
las cargas entre ambos
GRACIAS
